REFRIGERACION INDUSTRIAL
Ing. Fernando Becerra Ariza
CICLO DE REFRIGERACION Qcond = Qe Qev vap + Q co comp
Receiver
Condenser
Pressure Compressor
Pot. comp Q comp Enthalpy
Qevap
Evaporator
ciclo frigorífico.exe
TEMPERATURAS EN EL CICLO e r u s s e r P
Condensing temperature A’
A
tcond.
D
E
Out temperature
Room temperature
tevap.
B
C
C’
Evaporating temperature Heat
Enthalpy
TIPOS DE CONDENSADORES
UNIDADES CONDENSADORAS ENFRIADAS POR AIRE Tcond = Tamb + 15°C
CONDENSADORES POR AIRE REMOTOS Tcond = Tamb + 10°C
CONDENSADORES POR AGUA
Casco tubo Tcond = Tagua + 7°C
te = -4 °C ts = 1 °K
Set point
Placas Tcond = Tagua + 3°C
Δts
Δt
ti = 0 °C
CONDENSADORES EVAPORATIVOS Tcond = Tambiente + 5°C
TIPOS DE EVAPORADORES
EVAPORADORES ALETADOS Ceiling-mounted evaporator Forced air circulation
Tevap. = Tcuarto – 6 ó 10 °C
PARAMETROS DE SELECCION
% HR
T
81
7,0
79
7,5
77
8,0
75
8,5
73
9,0
72
9,5
70
10
EVAPORADORES CASCO Y TUBOS
Tevap. = T fluido – 5 °C
EVAPORADORES DE PLACAS
Plate heat exchanger Tevap. = T fluido – 3°C
te = -4 °C ts = 1 °K
Set point Δts
Δt
ti = 0 °C
Sistemas de Control de Flujo de Refrigerante • Sistemas de Expansión Directa. • Sistemas Inundados. • Sistemas de Recirculado.
EXPANSION DIRECTA
super e sub.exe
VENTAJAS SISTEMAS SISTEMAS DE EXPANSION DIRECTA • Bajo Bajo cost costoo de inst instal alac ació ión. n. • Montaje sencillo. • Baja carga de refrigerante.
DESVENTAJAS SISTEMAS DE EXPANSION DIRECTA • Baja eficiencia, 40% del volumen del evaporador sólo es líquido el resto es vapor. • Evaporador sobrecalentado: desaprovechando área efectiva de transferencia. • Succión sobrecalentada hacia el compresor, disminuyendo el rendimiento del sistema. • DX termostática no acepta variaciones de carga térmica mayores a un 20%. • Las variaciones de temperatura de condensación varían las condiciones de la válvula de expansión.
SOBRECALENTAMIENTO
Super Heat: Diferencia entre la tempeartura de succión y la temperatura de evaporación o saturación. SH
SOBRECALENTAMIENTO
reciprocating compressor.exe
SUBENFRIAMIENTO
Sub-Cooling: Diferencia entre la temperatura del líquido saturado y el líquido subenfriado antes del dispositivo de expansión.
SC
RECOMENDACIONES DE INSTALACION
EXPANSION ELECTRONICA
DX ELECTRONICA DAPKOOL
DX ELECTRONICA PULSANTE 70%
AKV/A
30%
6 seg.
6 seg.
Periodo apertura [seg.]
CONTROLADORES DX ELECTRONICA
EKC 315A
AKV/A
AKC 24P / P2
AK V/A PARA TODOS LOS REFRIGERANTES
CONTROLADORES DX ELECTRONICA AKC 114-115-116
AKV/A
AK V/A PARA TODOS LOS REFRIGERANTES
Válvula de Expansión Electrónica AKVA
SISTEMA INUNDADO
SISTEMA INUNDADO
Ciclo de refrigeración Sistema Inundado
VENTAJAS SISTEMAS INUNDADO • Mayor aprovechamiento del área efectiva del evaporador, más líquido en el evaporador. • No hay sobrecalentamiento en el evaporador. • Las variaciones de la temperatura de condensación no afectan la etapa de baja.
DESVENTAJAS SISTEMAS INUNDADO • Requiere mayor carga de refrigerante. • Mayor costo inicial: tanque, controles de nivel, válvulas de seguridad, aislamiento, etc. • Cada evaporador requiere un tanque y la temperatura de evaporación sólo puede ser igual a la temperatura del líquido en el tanque separador. • Hay acumulación de aceite en el tanque separador y en el evaporador.
Sistemas de Recirculado
Sistemas de Recirculado
Sistema de Recirculado Ciclo de refrigeración
Sistemas de Recirculado Se llama tasa de recirculaci ón a la raz ón entre la masa de refrigerante bombeado y la cantidad de líquido evaporado.
1
2
3
4
Tanque Recirculador
Sistemas de Recirculado Recipientes • Debe tener dispositivos que eviten que la bomba aspire suciedad y en el caso de amon í aco aco también aceite (dirty leg). • La bomba debe ser capaz de elevar la presi ón sobre la del recipiente entre 140 y 170 kPa. Queda una bomba en reserva. • La velocidad del refrigerante en el ca ño de succión de la bomba debe ser aproximadamente 0,9 m/s.
Sistema Recirculado
Sistemas Recirculado Ventajas • La superficie del evaporador tiene un uso m ás efectivo, ya que las superficies internas se mantienen totalmente mojadas por la sobreinundación, haciendo este sistema el más eficiente. • La alimentación de los evaporadores no es afectada por las condiciones ambientales, ya que la bomba del sistema opera a presión constante.
Sistemas Recirculado Ventajas • El refrigerante que retorna al compresor esta prácticamente en condiciones de saturaci ón, por lo tanto mantiene limitada la temperatura de descarga. No hay riesgo de golpes de lí quido quido en el compresor. • La recuperación de aceite se realiza en forma casi total en el recipiente del recirculador. • Se puden tener varios evaporadores con un mismo tanque separador y manejar temperaturas distintas por encima de la temperatura lí quido quido en dicho recipiente.
Sistemas de Recirculado Desventajas • • •
Las tuberí as as deben ser de mayor diámetro. La carga de refrigerante suele ser mayor. Las tuberí as as de alimentación operan a baja presión, lo que implica baja temperatura, lo que obliga a aislarlas. • Consumo de energí a de bombas de lí quido. quido. • En general el costo de instalaci ón y operación es mayor.
RELACION DE COMPRESION e r u s s e r P
T descarga
RC Enthalpy
RELACION DE COMPRESION (COMPRESOR PISTON UNA ETAPA, ENFRIADO POR SUCCION)
Rc = P cond. / P evap. Abs.
R 12
R 22
R134a
12
R 502
R 717
R 404A
10
14
8
Ciclo de refrigeración Sistema Doble Etapa
•Ahorro de energía. •Menor temperatura de descarga.
INTERCOOLER CERRADO
Compresor a Tornillo con Economizador
HT
INTERCOOLER ABIERTO
CONTROL DE NIVEL
NIVELES A CONTROLAR
•CONTROL DE NIVEL DE OPERACIÓN. •ALARMA POR ALTO NIVEL. •ALARMA POR BAJO NIVEL: PARA SISTEMAS RECIRCUILADOS
Control de Nivel de Lí quido quido Tipo AKS 38
Instalación AKS 38
¾” - 1”
1”
x
Nivel de Lí quido quido y Seguridad RT 280A/281A
Instalación y aplicasiones
•Su función primaria es la de dar alarmas por alto nivel de lí quido, quido, pero también pueden utilizarse como controles de nivel cuando se admite una variación de este de +/- 40mm. •El principio de regulación esta basado en la diferencia de conducción entre las fases de lí quido quido y vapor del refrigerante.
Rangos RT 280A/281A RT 280A:
NH3 R22 R12 R502
-50 to 0 ºC -50 to 0 ºC -50 to +10 ºC -65 to -5 ºC
RT 281A
NH3 -30 to +20 ºC R22 -30 to +20 ºC
AKS 38 + RT 280A
Control de Nivel de Lí quido quido Tipo SV 1 y 3
Control de Nivel de Lí quido quido Tipo SV 4, 5 y 6
Flotante SV(L)
Control de Nivel de Lí quido quido LP
Flotante SV(H)
Control de Nivel de Lí quido quido HP
Control de Nivel de Lí quido quido Tipo PMFL/H + SV
Control de Nivel de Lí quido quido LP
Control de Nivel de Lí quido quido HP
PMFH
Válvula PMFL
Control de nivel Tipo AKS 41 •
Mide la capacitancia eléctrica para determinar nivel entre los dos tubos concentricos con salida analoga proporsional de 4-20 mA.
•
Calibrada de fábrica para NH3. Se pude usar tambien con R 22, R 134a y R 404A.
Instalación de la sonda AKS 41
Conexiones de la sonda AKS 41
Aplicasiones de la sonda AKS 41
Aplicasiones de la sonda AKS 41
Válvulas de Expansión Manual Tipo REG 6 - 40
Válvulas de Expansión Manual Tipo REG 6 - 40
Visualización de nivel
Visores de nivel de lí quido quido Tipo LLG 185 - 1550 • Aptos para cualquier tipo de refrigerante no inflamable • Vienen equipados con un sistema de seguridad, que reducen la perdida al mí nimo nimo si el vidrio es dañado. • Con o sin válvulas de servicio ¼” .
Vàlvula de Drenaje QDV
VALVULAS SOLENOIDES
Solenoides EVRA y EVRAT
Directamente Operadas
Servo Operadas
Presión Diferencial de Operación
Capacidades EVRA - EVRAT
Selección en detalle EVRA - EVRAT
Vàlvula Solenoide PML
Hot gas
Presión Diferencial mínima= 0
Vàlvula Solenoide PML
Vàlvula Solenoide PMLX
Vàlvula Solenoide PMLX
FILTROS
Filtros Tipo FIA 15 - 200
El elemento interior viene en mallas de 100, 150, 250 o 500 micrones (mesh 150,100, 72, 38)
Filtros Tipo FIA 15 - 200
VALVULAS CHECKS
Válvulas de Retención Tipo NRVA 15 - 65
Válvulas de Retención Tipo NRVA 15 - 65
Equipadas con pistón amortiguador que hace a la válvula apta para trabajar en lí neas neas con pulsaciones (e.g. en la descarga de los compresores)
Válvulas de Retención Tipo NRVS 15 - 25
• Están diseñadas para ser montada directamente en v álvulas solenoides EVRA´S Y PM´S. • Se utilizan únicamente en lí neas neas de lí quido. quido. • Aptas para amoní aco aco y refrigerantes fluorados.
Válvulas de Retención Tipo NRVS 15 – 25
Válvulas de Cierre y Retención Tipo SCH 15 - 40 • SCH 15-40: Diseñadas para abrir a una baja presión diferencial de 0.04 bar • SCH 50-200: Diseñadas para abrir a una baja presión diferencial variable de 0.05 a 0.09 bar regulando el resorte. • La válvula CHV es solo válvula de retención
SEGURIDAD
Seguridad en Instalaciones Frigoríficas Existen varias normas sobre seguridad de instalaciones frigoríficas, pero todas ellas son orientativas y no hay regulación que exija su cumplimiento obligatorio: • ASHRAE 15 • IIAR • CERIT
Seguridad ASHRAE 15 Sala de Máquinas • Deben tener puertas de cierre ajustado, que abran hacia fuera, y de cierre automático si abren hacia el interior de edificios. (11.13.2) • No debe haber otras aberturas que permitan el paso de refrigerante hacia el interior del edificio.(11.13.2) • Para refrigerantes A1 debe tener un sensor de oxigeno que indique si el nivel de este es inferior al 19,5 %. (11.13.2.1)
Seguridad ASHRAE 15 Sala de Máquinas • Debe tener un detector ubicado donde el refrigerante de una fuga tiende a ir. (11.13.2.2) • El detector debe accionar una alarma y la ventilación mecánica a un valor no mayor que el correspondiente TLV del refrigerante. (11.13.2.2) • No debe haber llamas que usen aire de la sala de máquinas para la combustión. (11.13.5)
Seguridad ASHRAE 15 Sala de Máquinas • El o los ventiladores deben poder remover como mínimo el caudal que se calcula a continuación. (11.13.3). • Si se desea remover un caudal menor para ventilación normal se puede hacer con variadores de velocidad o funcionando solo algunos ventiladores cuando hay varios (11.13.4).
Ventilación Mecánica Q = 70 x G 0,5 • Donde: – Q: caudal de aire en L/s – G: masa de refrigerante del sistema más grande en kg (11.13.7)
Ventilación Natural
F = 0.138 x G 0,5 • Donde: – F: área de la abertura en m2 – G: masa de refrigerante del sistema más grande en kg (11.13.7)
Seguridad I.I.A.R. Bul. N° 111 Ventilación Sala de Máquinas • Cita distintos métodos de cálculo: a - ANSI/IIAR: El caudal de ventilación mínimo es el requerido para limitar a 10°C la diferencia de temperatura entre interior de sala de máquinas y exterior. b - ANSI/ASHRAE 15 c - Uniform Mechanical Code: 12 renovaciones de aire por hora d - BOCA National Mechanical Code: 6 renovaciones de aire por hora
Seguridad I.I.A.R. Bul. N° 111 Ventilación Sala de Máquinas • La NFPA fija como riesgo de explosión para amoniaco en 25%. • Esto significa que la concentración de amoníaco en aire se debe mantener por debajo del 4%. • Implica que debo mover 24 volúmenes de aire por cada volumen de vapor de amoníaco.
Seguridad I.I.A.R. Bul. N° 111 Ventilación Sala de Máquinas • Como ejemplo se puede tomar que para limitar la presencia de amoniaco al 4%, si se rompe una línea de líquido de 1¨ se necesitarían 20.000 cfm (33.980m3 /h) para lograr esto. • Aplicando ese caudal a la ASHRAE 15, nos da que el sistema debería tener una carga de 18.200 kg .
Danfoss Gas Detection
Danfoss Type GD range
Danfoss m2 Monitor, Data logger and alarm Unit
Range of Enclosures Available
~NEMA 4
Connectivity to Danfoss m2
Up to 99 pcs GD are possible Please contact Danfoss
Danfoss GD Product Range
Mother PCB / Sensor PCB
Válvulas de Seguridad
Seguridad ASHRAE 15 Elementos de seguridad Para un determinado recipiente la capacidad mínima a evacuar por el elemento de seguridad medida en kg de aire por seg. es: C=f.D.L f: factor que depende del refrigerante (Amoníaco: 0,041 - R22: 0,163) D: diámetro exterior del recipiente en m L: largo del recipiente en m
Válvulas de Seguridad SFV-DSV
Válvulas de Seguridad Tipo SFVL
Válvulas de Seguridad Tipo SFVL
Comportamiento Válvulas de Seguridad
CONTROL DE PRESIONES
Válvulas reguladoras PM´s
PM1 con un Puerto
Puer Pu erta ta Pi Pilo loto to
Resorte
Cono Co no Re Regu gula lado dor r
Apertura Manual
Servo piston
Filtro
PM 3 con tres Puertos Puerto S 2
Puerto S1
Puerto Parale lello P
Concección Manómetro
Tapones en Puertos
Válvula Piloto CVP (LP) Control de Presión Constante
Valvula Piloto CVP (HP) Control de Presión Constante
Válvula Piloto CVPP (LP) Control de Presión Diferencial Conección de presión externa
Balance de Fuerzas
Presión Ajustada Fuerza del resorte Diafragma
Presión de entrada
Valvula Piloto CVT Control de Temperatura
Resorte de Ajuste
Sensor deTemperatura
Eje
Entrada de flujo piloto Cono Regulador
Salida de flujo piloto
Válvula Piloto CVQ Control Electrónico de Temperatura
Presión de la capsula
Sensor NTC Calefactor PTC
Carga Diafragma Asiento de la Válvula
Válvula Piloto Solenoide EVM-NC O-rings de Sello
Inducido
Orificio
Orificio Amortiguador – solo si Δp > 6 bar !!!
Válvula Solenoide Piloto EVM-NO O-rings de Sello
Inducido
Orificio
Válvula Piloto CVC
Diafragma
Eje Conector para manómetro
Conector pilotaje externo Entrada de presión piloto Cono Regulac.
Salida Presión Piloto
Reguladora de presión de evaporación
Regula dos presiones de evaporación
Reguladora de presión de evaporación termostáticamente
Reguladora de presión de succión
Reguladora de presión de evaporación y succión
Reguladora de capacidad
Reguladora de presión de evaporación con pilotos CVP y CVQ
1b P2
P3
1a
1c
P1
P4
PM + CVQ + EKC 361
1b P2
P3
1a
1c
P1
P4
PM + CVQ + EKC 366
1b P2
PLC P3
1a
1c
P1
P4
Instalación PM Max. 45°
Seleccion succión seca
Seleccion succión húmeda
NUEVA VALVULA ICS Icv.wmv
ICS 25 - 65 Cubierta
Modulo Funcional
Cuerpo
ICS
ICS puede cambir su modulo para tener varias capacidades manteniendo el mismo cuerpo y tapa
Producción actual I C V
ICM
I C V - ICM
ICV - ICM
ICM La presión de entrada, que actua desde la parte inferior del módulo funcional, pasa a través de un orificio al lado superior del piston balanceando los esfuerzos sobre este. Dependiendo del tamaño de la válvula, esta pasa de completamente cerrada a totalmente abierta en un tiempo entre 3 seg. y 13 seg. De acuerdo al tamaño de la válvula tiene de 250 a 1000 pasos (20 mm por paso).
ICAD600 & ICAD900 Stepper Motor Actuators El actuador ICAD puede ser controlado con se ñales: • 0 – 20 mA • 4 – 20 mA (default) • 0 – 10 V • 2 – 10 V
I C M – ICAD
ICM en expansión directa
ICM en expansión directa
VALVULAS DE PASO
Válvulas de Paso Tipo SVA 6 - 200
Válvulas de Cierre Tipo SVA 6 - 200
• Rango de temperatura: – ST: -50 / +150°C – LT: -60 / +150°C • Aptas para cualquier tipo de refrigerante no inflamable • Máxima presión de operación 40 bar (g)
Maquinado sobre material fundido
Recomendaciones de Instalación
OFV Válvula de alivio deshielos
Stainless Steel Valves Overflow valves OFV, DN 20 - 25 Stop check valves SCA-SS, DN 15 - 40
Regulating valves REG-SS, DN 15 - 40
Check valves CHV-SS, DN 15 - 40
Stop valves SVA-SS, DN 15 - 40
Max. operating pressure: 40 bar g (580 psig) Temperature range:
Filter valves FIA-SS, DN 15 - 40
Deshielo hot-gas Expansión directa
Deshielo hot-gas Expansión directa
Deshielo hot-gas Expansión directa
Deshielo hot-gas Sistema Recirculado
